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  <title>Java进阶篇设计模式之一 ----- 单例模式 | 虚无境的博客</title>
  





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          <h1 class="post-title" itemprop="name headline">Java进阶篇设计模式之一 ----- 单例模式</h1>
        

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    <div class="post-body" itemprop="articleBody">

      
      

      
        <script src="\assets\js\APlayer.min.js"> </script><h2 id="前言"><a href="#前言" class="headerlink" title="前言"></a>前言</h2><p>在刚学编程没多久就听说过<strong>设计模式</strong>的大名，不过由于当时还是个彻彻底底的菜鸟，并没有去触碰。直到在开始工作中对简单的业务代码较为熟悉之后，才正式的接触<strong>设计模式</strong>。当时最早接触的设计模式是<strong>工厂模式</strong>，不过本文讲的是<strong>单例模式</strong>，这里就留着下篇文章中在讲解。至于为什么先讲解<strong>单例模式</strong>? 那是因为<strong>单例模式</strong>是设计模式中最简单的… 。凡事总有个先后顺序，所以就先易后难了。好了，废话不多说了，开始进入正片。</p>
<h2 id="设计模式简介"><a href="#设计模式简介" class="headerlink" title="设计模式简介"></a>设计模式简介</h2><p><strong>说明：这里说了的简介就是真的 “简介”。</strong></p>
<h3 id="什么是设计模式"><a href="#什么是设计模式" class="headerlink" title="什么是设计模式"></a>什么是设计模式</h3><blockquote>
<p>设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。</p>
</blockquote>
<h3 id="为什么使用设计模式"><a href="#为什么使用设计模式" class="headerlink" title="为什么使用设计模式"></a>为什么使用设计模式</h3><blockquote>
<p>使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。</p>
</blockquote>
<h3 id="设计模式类型"><a href="#设计模式类型" class="headerlink" title="设计模式类型"></a>设计模式类型</h3><p>设计模式有23种类型。按照主要分类可以分为三大类:</p>
<p><strong>一、创建型模式</strong></p>
<blockquote>
<p>这些设计模式提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式，而不是使用 new运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。</p>
</blockquote>
<ul>
<li>单例模式</li>
<li>工厂模式 </li>
<li>抽象工厂模式 </li>
<li>建造者模式 </li>
<li>原型模式</li>
</ul>
<p><strong>二、结构型模式</strong></p>
<blockquote>
<p>这些设计模式关注类和对象的组合。继承的概念被用来组合接口和定义组合对象获得新功能的方式。</p>
</blockquote>
<ul>
<li>适配器模式</li>
<li>桥接模式</li>
<li>过滤器模式</li>
<li>组合模式</li>
<li>装饰器模式</li>
<li>外观模式</li>
<li>享元模式</li>
<li>代理模式</li>
</ul>
<p><strong>三、行为型模式</strong></p>
<blockquote>
<p>这些设计模式特别关注对象之间的通信。</p>
</blockquote>
<ul>
<li>责任链模式</li>
<li>命令模式</li>
<li>解释器模式</li>
<li>迭代器模式</li>
<li>中介者模式  </li>
<li>备忘录模式</li>
<li>观察者模式</li>
<li>状态模式 </li>
<li>空对象模式 </li>
<li>策略模式 </li>
<li>模板模式 </li>
<li>访问者模式</li>
</ul>
<h3 id="设计模式的原则"><a href="#设计模式的原则" class="headerlink" title="设计模式的原则"></a>设计模式的原则</h3><p>设计模式的六大原则</p>
<ol>
<li>开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。</li>
<li>里氏代换原则：对开闭原则的补充。任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP 是继承复用的基石，只有当派生类可以替换掉基类，且软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而派生类也能够在基类的基础上增加新的行为。</li>
<li>依赖倒转原则：针对接口编程，依赖于抽象而不依赖于具体。</li>
<li>接口隔离原则：尽量使用多个隔离的接口，为了降低类之间的耦合度。</li>
<li>迪米特法则：一个实体应当尽量少地与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。</li>
<li>合成复用原则：尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。</li>
</ol>
<h2 id="单例模式"><a href="#单例模式" class="headerlink" title="单例模式"></a>单例模式</h2><h3 id="什么是单例模式"><a href="#什么是单例模式" class="headerlink" title="什么是单例模式"></a>什么是单例模式</h3><p>保证一个系统中的某个类只有一个实例而且该实例易于外界访问。例如Windows界面的任务管理器就可以看做是一个单例。</p>
<h3 id="单例模式的使用场景"><a href="#单例模式的使用场景" class="headerlink" title="单例模式的使用场景"></a>单例模式的使用场景</h3><p>在程序中比较常用的是<strong>数据库连接池</strong>、<strong>线程池</strong>、<strong>日志对象</strong>等等。</p>
<h3 id="单例模式使用"><a href="#单例模式使用" class="headerlink" title="单例模式使用"></a>单例模式使用</h3><p>最早我们在学习<strong>单例模式</strong>的时候，基本都会接触这两种模式：饿汉式和饱汉式(懒汉式)。<br>那我们先来看看这两个模式的实现。</p>
<p><strong>饿汉式</strong><br>定义一个私有的构造方法，并将自身的实例对象设置为一个私有属性,并加上static和final修饰符，然后通过公共的静态方法调用返回实例。</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><div class="line">1</div><div class="line">2</div><div class="line">3</div><div class="line">4</div><div class="line">5</div><div class="line">6</div><div class="line">7</div><div class="line">8</div><div class="line">9</div><div class="line">10</div></pre></td><td class="code"><pre><div class="line"> class SingletonTest1 &#123;  </div><div class="line"></div><div class="line">    private SingletonTest1() &#123;  </div><div class="line">    &#125;  </div><div class="line">    private static final SingletonTest1 instance = new SingletonTest1();  </div><div class="line"></div><div class="line">    public static SingletonTest1 getInstance() &#123;  </div><div class="line">        return instance;  </div><div class="line">    &#125;  </div><div class="line">&#125;</div></pre></td></tr></table></figure>
<p><strong>饱汉式</strong><br>定义一个私有的构造方法，定义一个该类静态私有的变量，然后定义一个公共的静态方法，对该类的值进行空判断，不为空直接返回，否则重新构建一个。</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><div class="line">1</div><div class="line">2</div><div class="line">3</div><div class="line">4</div><div class="line">5</div><div class="line">6</div><div class="line">7</div><div class="line">8</div><div class="line">9</div><div class="line">10</div><div class="line">11</div><div class="line">12</div><div class="line">13</div><div class="line">14</div></pre></td><td class="code"><pre><div class="line">class SingletonTest2 &#123;</div><div class="line"></div><div class="line">     private SingletonTest2() &#123;   </div><div class="line">     &#125;   </div><div class="line"></div><div class="line">     private static SingletonTest2 instance;   </div><div class="line"></div><div class="line">     public static SingletonTest2 getInstance() &#123;   </div><div class="line">         if (instance == null) &#123;</div><div class="line">			instance = new SingletonTest2();</div><div class="line">		&#125;   </div><div class="line">         return instance;   </div><div class="line">     &#125;   </div><div class="line"> &#125;</div></pre></td></tr></table></figure>
<p> 简单的介绍了这两种的模式，然后我们再来看看这两种模式的优缺点吧。<br> <strong>饿汉式</strong></p>
<ul>
<li>优点：写起来很简单，并且不会因为不加<strong>synchronized</strong>关键字而造成的线程不安全问题。</li>
<li>缺点：当该类被加载的时候，会初始化该实例和静态变量并被创建并分配内存空间，并且会一直占用内存。</li>
</ul>
<p><strong>饱汉式</strong></p>
<ul>
<li>优点：写起来很简单，在第一次调用的时候才会初始化，节省了内存。</li>
<li>缺点：线程不安全，多个线程调用可能会出现多个实例。</li>
<li>总结：书写简单，线程不安全，效率还行。</li>
</ul>
<p>虽然 <strong>饱汉式</strong>可以通过加上<strong>synchronized</strong>关键字保证线程安全。但是效率方法来说还不说是最优。</p>
<p>这里在介绍下个人认为在JDK1.5之前最优的两种写法，一种是<strong>静态内部类</strong>，另一种是<strong>双重锁检查</strong>。</p>
<p><strong>静态内部类</strong><br>定义一个私有的构造方法，定义一个该类私有静态的内部类，然后在内部类中定义一个该类的静态变量，然后通过公共的final修饰的静态方法调用返回实例。</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><div class="line">1</div><div class="line">2</div><div class="line">3</div><div class="line">4</div><div class="line">5</div><div class="line">6</div><div class="line">7</div><div class="line">8</div><div class="line">9</div><div class="line">10</div></pre></td><td class="code"><pre><div class="line">class  SingletonTest4 &#123;</div><div class="line"> private SingletonTest4()&#123;</div><div class="line">   &#125;</div><div class="line">  private static class SingletonTest5&#123;</div><div class="line">      private static SingletonTest4 instance = new SingletonTest4();</div><div class="line">   &#125;</div><div class="line">   public static final SingletonTest4 getInstance()&#123;</div><div class="line">       return SingletonTest5.instance;</div><div class="line">   &#125;</div><div class="line"> &#125;</div></pre></td></tr></table></figure>
<p>因为该类的内部类是私有的，除了对外公布的公共静态方法getInstance()，是无法访问的。因为它是延迟加载，所以读取读取实例的时候不会进行同步，几乎没有性能的缺陷，而且还是线程安全的，并且不依赖JDK的版本。</p>
<p><strong>双重锁检查</strong><br>定义一个私有构造方法，通过<strong>volatile</strong>定义静态私有变量，保证了该变量的可见性，然后定义一个共有的静态方法，第一次对该对象实例化时与否判断，不为空直接返回，提升效率；然后使用<strong>synchronized</strong> 进行同步代码块，防止对象未初始化时，在多线程访问该对象在第一次创建后，再次重复的被创建；然后第二次对该对象实例化时与否判断，如果未初始化，则初始化，否则直接返回该实例。</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><div class="line">1</div><div class="line">2</div><div class="line">3</div><div class="line">4</div><div class="line">5</div><div class="line">6</div><div class="line">7</div><div class="line">8</div><div class="line">9</div><div class="line">10</div><div class="line">11</div><div class="line">12</div><div class="line">13</div><div class="line">14</div><div class="line">15</div></pre></td><td class="code"><pre><div class="line">class SingletonTest6 &#123; </div><div class="line">      private SingletonTest6() &#123; </div><div class="line">      &#125;   </div><div class="line">      private static volatile SingletonTest6 instance;  </div><div class="line">      public static SingletonTest6 getIstance() &#123; </div><div class="line">          if (instance == null) &#123;</div><div class="line">              synchronized (SingletonTest6.class) &#123;</div><div class="line">                  if (instance == null) &#123;</div><div class="line">                      instance = new SingletonTest6();   </div><div class="line">                  &#125;   </div><div class="line">              &#125;   </div><div class="line">          &#125;   </div><div class="line">          return instance;   </div><div class="line">      &#125;   </div><div class="line">  &#125;</div></pre></td></tr></table></figure>
<p>这种模式在很长的一段时间内可以说是最优的了，内存占用低，效率高，线程安全，多线程操作原子性。但是有个缺点就是书写麻烦，对新手不太友好。</p>
<p>JDK1.5之后出现了枚举，并且完美支持单例模式，并且线程安全、效率高！但是这些不是最重要的，最重要的是书写超级简单！究竟有多简单，看下面的示例应该就可以了解一下了。。。</p>
<p><strong>枚举单例</strong></p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><div class="line">1</div><div class="line">2</div><div class="line">3</div></pre></td><td class="code"><pre><div class="line">enum SingletonTest7&#123;</div><div class="line">   	INSTANCE;</div><div class="line">    &#125;</div></pre></td></tr></table></figure>
<p>对的，你没看错，就这点代码，其它不需要了。。。<br>枚举需要在JDK1.5之后的版本，它无偿提供序列化机制，绝对防止多次实例化，即使在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候。这种方法也被Effective Java作者Josh Bloch 所提倡。</p>
<h2 id="总结"><a href="#总结" class="headerlink" title="总结"></a>总结</h2><p>单例模式的几种使用就到这了，那么我们来总结下使用单例模式需要注意什么(不包括枚举)。</p>
<ol>
<li>构造方法私有化（private）;</li>
<li>定义一个私有(private)静态(static)实例化对象;</li>
<li>对外提供一个公共(public)静态(static)的方法得到该实例;</li>
</ol>
<p>原创不易，如果感觉不错，希望给个推荐！您的支持是我写作的最大动力！<br>版权声明:<br>作者：虚无境<br>博客园出处：<a href="http://www.cnblogs.com/xuwujing" target="_blank" rel="external">http://www.cnblogs.com/xuwujing</a><br>CSDN出处：<a href="http://blog.csdn.net/qazwsxpcm" target="_blank" rel="external">http://blog.csdn.net/qazwsxpcm</a>　　　　<br>个人博客出处：<a href="http://www.panchengming.com" target="_blank" rel="external">http://www.panchengming.com</a> </p>

      
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------ 本文结束 ------</div>
<br/>
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<span style="font-weight:blod">版权声明</span>
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<br/>
<p style="font-size: 10px;line-height: 30px"><a href="http://www.panchengming.com/" style="color:#258FC6">xuwujing's Notes</a> by <a href="http://www.panchengming.com/" style="color:#258FC6">ChengMing Pan</a> is licensed under a <a href="https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/" style="color:#258FC6">Creative Commons BY-NC-ND 4.0 International License</a>.<br/>
由<a href="http://www.panchengming.com/" style="color:#258FC6">虚无境</a>创作并维护的<a href="http://www.panchengming.com/" style="color:#258FC6">xuwujing's Notes</a>博客采用<a href="https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/" style="color:#258FC6">创作共用保留署名-非商业-禁止演绎4.0国际许可证</a>。<br/>
本文首发于<a href="http://www.panchengming.com/" style="color:#258FC6">xuwujing's Notes</a> 博客（ <a href="http://www.panchengming.com/" style="color:#258FC6">http://www.panchengming.com/</a> ），版权所有，侵权必究。</p>
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